فائدة المحولات الكهربائية
____________________
يتعلق أحد اهم استخدامات المحولات بنقل القدرة ، فكثير من شركات الكهرباء تقوم بتوصيل الكهرباء إلى مدن قد تقع على بعد (100km) من المولدات وهذا يمثل مشكلة حقيقية . افترض أن كل شخص في المدينة التي قوامها (100,000)نسمة يستهلك (150W) من القدرة الكهربائية وهو ما يمثل بصيلةإضاءة أو اثنتين مشتعلتين لكل شخص .
وتكون القدرة المستهلكة هي (150)(100,000) وحين يكون الجهد هو (120) V (وهو الجهد المعتاد في المنازل في الولايات المتحدة) فإن القدرة الكلية تصبح :Pt=VI
(150W )(100,000)=(120V)(I)
I=125,000 A
وحيث ان الأسلاك الكهربائية في المنازل تستطيع ان تتحمل تيارا يبلغ نحو 20A بشكل آمن ودون حدوث تسخين زائد ، فإن شركة الكهرباء ستحتاج الى ما يكافئ نحو (6500)من تلك الأسلاك لكي تحمل قدرة بهذا المستوى الى المدينة . وتلتفت شركات القدرة الكهربائية حول هذه المشكلة بطريقة لطيفة للغاية وذلك عند ملاحظة ان الكمية المهمة في تحديد القدرة هي (VI) وليس I بمفردها . ففي المثال السابق ، لو أن 100,000V =V فإن :
(150W)(100,000V)(I)
I =150A
وكما ترى فإن التيار المطلوب سيكون اقل بكثير في هذه الحالة . كما ان النقل مرتفع الجهد ، قليل التيار له نتيجة هامة للغاية وهي ان الفاقد نتيجة التسخين في كابلات ( أسلاك) النقل سينخفض بشكل بالغ . لعلك تذكر ان هذا الفقد في القدرة يعتمد على مربع التيار (I2R) بحيث ان خفض التيار الف مرة (1000) يقلص القدرة المفقودة مليون مرة تقريباً !! ولهذا تلجأ شركات القدرة الكهربائية الى خطوط الجهد العالي ( او ما يشار اليه احيانا بخطوط الضغط العالي )عند نقل القدرات لمسافات بعيدة وقد يصل جهد النقل أحياناً الى ما يزيد على (500,000).
ومن الطبيعي ألا تُقدم الشركات على نقل هذا الجهد بأسلاك إلى المنازل مباشرة لأن خطر الصعق والحرائق سيكون مدمراً . وبدلا من ذلك فإن الشركات تلجأ الى محولات خافضة في المحطات الفرعية للتوزيع ومرة اخرى في بعض المواقع المحلية لتحويل هذه الجهود الى نحو (120V) .
كما يوجد بكثير من المنازل خطوط جهد (240V) أيضاً لان بعض الأجهزة المنزلية الكبيرة (كمكيفات الهواء والمجففات والأفران ) تعمل عادة بجهد مقداره (240V)بدلا من (120V) وذلك لنفس السبب الذي يدفع شركات الكهرباء الى استعمال الجهود العالية . ولابد انك قادرٌ على تفسير السبب في أنه من الأفيد مادياً تشغيل الأجهزة ذات الاستهلاك المرتفع من القدرة على جهد (240V)بدلاً من (120V)*.
____________
*أساسيات الفيزياء\موضوع المحولات